Почему небо синее, а закат красный? Почему ночью светло: несколько главных причин такого явления

26.09.2019

Несмотря на научный прогресс и свободный доступ ко множеству источников информации, редкий человек может правильно ответить на вопрос, почему небо голубое.

Почему днем небо синего или голубого цвета?

Белый свет - а именно его излучает Солнце - состоят из семи частей цветового спектра: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. Известная еще со школы считалочка - «Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан» - как раз и определяет цвета этого спектра по начальным буквам каждого из слов. Каждому цвету соответствует своя длина световой волны: самая большая у красного и самая короткая у фиолетового цвета.

Привычное для нас небо (атмосфера) состоит из твердых микрочастиц, мельчайших капель воды и молекул газа. На протяжении долгого времени существовало несколько ошибочных предположений, пытающихся объяснить, почему небо голубое:

атмосфера, состоящая из мельчайших частиц воды и молекул различных газов, хорошо пропускает лучи синего спектра и не дает коснуться Земли лучам красного спектра;
мелкие твердые частицы - к примеру, пыль - взвешенные в воздухе, рассеивают синие и фиолетовые волны меньше всего, и из-за этого им удаётся достигать поверхности Земли в отличие от других цветов спектра.

Эти гипотезы поддерживали многие известные ученые, однако исследования английского физика Джона Рэлея показали, что не твердые частицы являются основной причиной рассеивания света. Именно молекулы газов, находящихся в атмосфере, разделяют свет на цветовые составляющие. Белый солнечный луч, столкнувшись в небе с газовой частицей, разлетается (рассеивается) в разные стороны.

При столкновении с молекулой газа, каждый из семи цветовых компонентов белого света рассеивается. При этом свет с более длинными волнами (красная составляющая спектра, в которую также входит оранжевый и желтый) рассеивается хуже, чем свет с короткими волнами (синяя составляющая спектра). Из-за этого после рассеивания, в воздухе остается в восемь раз больше цветов синего спектра, чем красного.

Хотя и самая короткая длина волны у фиолетового цвета, небо всё равно кажется голубым из-за смешения фиолетовых и зелёных волн. Кроме этого, нашими глазами лучше воспринимается голубой цвет, чем фиолетовый, при одинаковой яркости обоих. Именно эти факты и определяют цветовую гамму неба: атмосфера буквально наполнена лучами сине-голубого цвета.

Почему тогда закат красный?

Однако, небо голубое не всегда. Закономерно возникает вопрос: если мы видим в течение всего дня синее небо, почему закат красный? Выше мы выяснили, что красный цвет меньше всего рассеивается молекулами газа. Во время заката Солнце приближается к горизонту и солнечный луч направлен к поверхности Земли не вертикально, как днем, а под углом.

Поэтому путь, который он проходит через атмосферу, намного больше того, что он проходит днем, когда Солнце стоит высоко. Из-за этого сине-голубой спектр поглощается в толстом слое атмосферы, не доходя до Земли. А более длинные световые волны красно-жёлтого спектра доходят до поверхности Земли, окрашивая небо и облака в характерные для заката красный и жёлтый цвета.

Почему облака белые?

Затронем и тему облаков. Почему на голубом небе белые облака? Для начала вспомним, как они образуются. Влажный воздух, содержащий невидимый пар, нагреваясь у поверхности земли, поднимается и расширяется в силу того, что вверху давление воздуха меньше. Расширяясь, воздух охлаждается. При достижении определенной температуры водяной пар конденсируется вокруг атмосферной пыли и других взвешенных твердых частиц, и в результате образуются крохотные капли воды, слияние которых формирует облако.

Несмотря на свой сравнительно малый размер, частицы воды намного больше молекул газа. И если, встречая молекулы воздуха, солнечные лучи рассеиваются, то при встрече с каплями воды свет отражается от них. При этом изначально белый солнечный луч своего цвета не меняет и одновременно «окрашивает» в белый цвет молекулы облаков.

Трудно дать ответ на вопрос, почему небо голубое, а закат красный.

Почему так происходит?

Ученые несколько столетий не могли объяснить голубой цвет неба.

Из школьного курса физики все знают, что белый свет с помощью призмы можно разложить на составляющие его цвета.

Для их запоминания существует даже простая фраза:

Начальные буквы слов этой фразы позволяют запомнить порядок цветов в спектре: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый.

Ученые предположили, что голубой цвет неба вызван тем, что голубая составляющая солнечного спектра лучше всего достигает поверхности Земли, тогда как другие цвета поглощаются озоном или рассеянной в атмосфере пылью. Объяснения были достаточно интересные, но они не подтвердились опытами и расчетами.

Попытки объяснить голубой цвет неба не прекращались, и в 1899 году лорд Рэлей выдвинул теорию, наконец-то давшую ответ на этот вопрос.

Выяснилось, что голубой цвет неба вызван свойствами молекул воздуха. Какое-то количество идущих от Солнца лучей без помех достигает поверхности Земли, но основная их часть поглощается молекулами воздуха. Поглощая фотоны, молекулы воздуха заряжаются (возбуждаются) и уже сами испускают фотоны. Но эти фотоны имеют другую длину волны, при этом среди них преобладают фотоны, дающие голубой цвет. Именно поэтому небо выглядит голубым: чем более солнечный стоит день и чем меньше облачности, тем более насыщенным становится этот голубой цвет неба.

Но если небо голубое, то почему во время заката оно окрашивается в багровые тона? Причина этого очень проста. Красная составная часть солнечного спектра гораздо хуже поглощается молекулами воздуха, чем остальные цвета. Днем солнечные лучи входят в атмосферу Земли под углом, напрямую зависящим от широты, на которой находится наблюдатель. На экваторе этот угол будет близок к прямому, ближе к полюсам он будет уменьшаться. По мере движения Солнца, слой воздуха, который надо пройти световым лучам, до того как достигнуть глаза наблюдателя, увеличивается - ведь Солнце уже не над головой, а клонится к горизонту. Толстый слой воздуха поглощает основную часть лучей солнечного спектра, но красные лучи достигают наблюдателя почти без потерь. Именно поэтому закат выглядит красным.

Почитайте вот это:

6 ноября 2011 г. Закат над Лос-Анджелесом был почти кроваво-красным и Солнце было огромным. Ярко оранжево-красным было и небо, окружающее Солнце. Это было потрясающее зрелище. Люди останавливались на дороге, чтобы его понаблюдать. Я полагаю, это Планета X, подходящая все ближе? И покраснение произошло из-за хвоста, а увеличение Солнца также из-за красного цвета пыли? [и от другого] 5 ноября 2011 г. Эта фотография была сделана незадолго до восхода солнца вблизи Кокомо, штат Индиана. С конца лета прошлого года я часто видел такие розовые облака, как эти, и все более кроваво-красное предрассветное небо в ясные дни. 3 ноября 2011 г. Эта фотография в пасмурный день была снята примерно через час после восхода солнца, обратите внимание, что солнце выглядывает сквозь облака, и что облака вблизи горизонта розовые. Около двух с половиной часов после восхода солнца вблизи горизонта еще можно было видеть чуть розовые облака, как на этой фотографии, хотя в тот момент я не сделал еще ни одного снимка. Обычно розовый цвет исчезает вскоре после рассвета. Сегодня днем было пасмурно и я заметил, что облака становятся розовыми за пару часов до захода солнца. Если хвост Планеты X начал достигать Земли, не будут ли облака становиться в дневное время более розовыми или небо - более красным, когда оно немного затуманено и пасмурно?

Человечество привыкло к тому, что восходящее и заходящее Солнце больше, чем полуденное, и Солнце на восходе и закате, а также окружающие облака имеют оранжевый цвет. Мы объясняли, что это связано с более легким отклонением света в красной области спектра, поэтому лучи красного света изгибаются прежде всего над горизонтом из-за земной гравитации, тогда как свет других участков спектра так не изгибается. Свет этой части спектра, который исходит от Солнца во всех направлениях, изгибается земной гравитацией, так что свет, обычно проходящий с обеих сторон наблюдателя на Земле, отклоняется к ее центру. Поэтому он приходит к глазу или в камеру наблюдателя как с боков, так и непосредственно по прямой линии от Солнца, рисуя более широкую картину.

Как это будет меняться по мере увеличения в атмосфере количества красной пыли из хвоста Планеты X? Очевидно, что любой свет, проникающий через атмосферу, будет все больше смещаться в красную область светового спектра. Пыль выглядит красной, потому что она в основном отражает лучи света красной области спектра, поглощая лучи света других участков спектра. Так каким будет эффект, учитывая, что солнечный свет, который достигает Земли, будет все больше принадлежать красной области светового спектра? Конечно, красные полярные сияния в Северной Америке наблюдались в последнее время отчасти из-за гравитационного танца между Землей и Планетой X. Будут ли возникатьдругие искажения?

Как отметил внимательный наблюдатель, на закате Солнце кажется больше, чем обычно. Если свет красного спектра после покидания Солнца отклоняется к Земле, что будет делать с этими лучами света, идущими Солнца к Земле, увеличившееся в земной атмосфере количество красной пыли? Можно ожидать их дополнительное отклонение к гравитационному центру Земли, с еще большим кажущимся размером Солнца на восходе и закате. Могут быть искажены размеры всех планетарных объектов. Луна может казаться больше и, таким образом, ближе, порой тревожа наблюдателей. У властей не будет для этого никакого объяснения, и они, как обычно, замолкнут, ничего не предложив. НАСА и эксперты будут еще больше оконфужены, а более встревоженные люди начнут рыскать по интернету в поисках ответов, поскольку красная пыль упоминается в пророчествах о Конце Света, и ее появление нельзя будет скрыть.

Багряная вечерняя заря непременно останется в памяти практически любого человека, которому удалось наблюдать ее. Ведь даже художники и фотографы запечатлели ее в своих работах. И почему солнце на закате красное, а не какой-либо другой расцветки, интересно многим.

Какой цвет у небесного светила?

Доказано, что солнце не имеет определенной окраски. А его лучи состоят из множества тонов. Величина длины каждой электромагнитной волны соответствует определенному цвету. Глаза человека согласно этой длине различают тона и полутона.

Толщина, а также плотность атмосферного воздуха непосредственно влияют на совокупную окраску лучей. Но не все так просто.

В чем причина того, что заход светила алый?

Воздух не однородный. Он содержит частицы пыли, которые очень мелки. Когда солнце расположено высоко, а атмосферный слой, также как и слой различных взвесей, относительно не велик, разложение цветов солнечных лучей, называющееся дисперсией, будет не значительно. При приближении его к горизонту толщина и плотность слоев увеличивается. Поэтому дисперсия становится гораздо заметнее. Свет складывается из совокупности тонов. Каждый из них обладает разной способностью рассеиваться в атмосфере и имеет разную длину электромагнитной волны.

Все оттенки красного цвета и оранжевый практически лишены способности рассеиваться. Поэтому, смотря на вечернюю зарю, при сильной дисперсии вся совокупность тонов солнечных лучей становится практически незаметной при поглощении ее аэрозольной взвесью воздуха. И остается виден только алый тон.

Это объясняет, почему закат красный, а не желтый, к примеру. На восходе солнца наблюдается в точности то же самое и по аналогичным причинам.

Какую погоду он предвещает?

Многие природные явления описывают приметы, по которым жили люди десятки и даже сотни лет назад. Они составляли так называемый свод правил и передавали его из поколения в поколение. Ведь от того, какой будет погода, а следовательно, и урожай овощей, ягод зависела жизнь людей в течение всего года. Благодаря их наблюдениям можно узнать, к чему красный закат, что он предзнаменует. Выделяют следующие наиболее известные приметы:

Если заход светила пурпурный, значит, завтра ожидается ветреная погода.
Если небо становится алым только после захода светила, значит, будет плохая погода через день или два.
Если напротив вечерней зари будут красноватые облака, то пойдет дождь.
Если небо станет багряным, когда светило при заходе еще высоко, вечером в этот же день будет ненастье.
Если нет облаков на восходе, в то время когда небесное светило заходит со светло-алой зарей, можно ждать ясную погоду.
Если солнце закатывается большое и ярко-алое, то завтра можно ждать хорошую погоду.
Если при вечерней заре летом небо станет пурпурного оттенка с северной стороны, ожидается заморозок.

Эти закономерности подмечали и запоминали люди в старину. Да, они не слышали о дисперсии и о том, почему так происходит, но о красном закате примет знали при этом немало.

Наслаждайтесь красотой пурпурного захода небесного светила. Наблюдайте за тем, как проходит и чем сопровождается этот процесс. Тогда возможно и у вас получится предугадывать, что он предвещает.

Иногда ночью мы имеем возможность наблюдать такое явление, при котором небо кажется недостаточно темным. И сегодня мы рассмотрим вопросы о том, почему ночью светлое небо.

Почему зимой ночью светло

В зимний период года мы привыкли не только к тому, что темнеть начинает значительно раньше, чем летом, но и к тому, что погода обычно такая, что даже в дневное время суток световой день кажется менее светлым. Несмотря на это, иногда мы имеем возможность наблюдать достаточно светлые ночи, поэтому и нужно рассмотреть вопрос о том, почему небо ночью бывает светлое зимой.

Причин более светлого неба ночью может быть две:

Если вы заметили, что ночь не такая темная как всегда, а на улице при этом наблюдаются осадки в виде снега, можете быть уверены, что именно снег и является причиной такого светлого неба. Снежинки отражают свет фонарей, а также лунный свет, за счет чего возникает иллюзия более освещенного ночного неба;
Если же небо достаточно светлое, а осадков не наблюдается, тогда причиной подобному явлению можно считать сильную и низкую облачность. Обратите внимание на тучи и облака – они находятся ниже обычного. По этой причине, в качестве отражателей света с земли выступают именно облака, что и приводит к возникновению иллюзии светлого неба.

Почему ночью светло как днем

Если же, задаваясь вопросом о ночном освещении поверхности Земли, вы интересовались непосредственно информацией о так называемых «Белых ночах», которые наблюдаются, например, на территории Санкт-Петербурга, то в данной ситуации ответ будет совершенно другим.

Для начала стоит отметить, что наблюдаются подобные белые ночи не только на территории Санкт-Петербурга, но и во многих других участках нашей планеты. Например, вполне возможно, что кто-то будет интересоваться вопросом о том, почему в Гренландии ночью светло, поскольку там также присутствует подобное явление.

Виной возникновению подобного явления принято считать события планетарного масштаба. Дело в том, что в определенный момент времени, благодаря тому, что Земля вращается вокруг Солнца по определенной траектории, а также совершает обороты и вокруг собственной оси, наша планета находится на такой траектории, что даже в ночное время Солнце на территории, например, Санкт-Петербурга или Гренландии садится не намного ниже линии горизонта. Соответственно, даже в ночное время солнечный свет рассеивается над поверхностью Земли и на упомянутых выше территориях наблюдаются своеобразные сумерки вместо привычной ночи.